高速馬達(dá)

    高速馬達(dá)有齒輪馬達(dá)、葉片馬達(dá)、柱塞馬達(dá)和螺桿馬達(dá)等。高速馬達(dá)的特點(diǎn)是：轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，便于啟動(dòng)和制動(dòng)，調(diào)節(jié)和換向靈敏度高，與低速馬達(dá)有很大的區(qū)別。通常高速液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩僅有數(shù)十到數(shù)百牛·米，轉(zhuǎn)矩不大，所以又稱為高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。

    1．齒輪高速馬達(dá)

    (1)工作原理  齒輪馬達(dá)的工作原理如圖A所示。圖中P點(diǎn)為兩齒輪的嚙合點(diǎn)。設(shè)齒輪的齒高為h，嚙合點(diǎn)P到兩齒根的距離分別為a和b。由于a和b都小于h，所以當(dāng)壓力油作用到齒面上時(shí)（如圖中箭頭所示，齒面上兩邊受力平衡部分都未用箭頭表示），在兩個(gè)齒輪上就各有一個(gè)使它們產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的作用力：其中作用在下齒輪的力為pB (h-a)；作用在上齒輪的力為pB (h-b)，p為輸入油液壓力，B為齒寬。在上述力的作用下，兩齒輪按圖示方向回轉(zhuǎn)，并把液壓油帶到低壓腔隨著輪齒的嚙合而排出，同時(shí)在液壓馬達(dá)的輸出軸上輸出一定的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。

    (2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

    ①齒輪馬達(dá)的進(jìn)、回油通道對(duì)稱布置，孔徑相同，以使馬達(dá)正反轉(zhuǎn)時(shí)性能相同。

    ②齒輪馬達(dá)采用外泄油孔，一般回油也有背壓。

    ③為適應(yīng)齒輪馬達(dá)正反轉(zhuǎn)的工作要求，泄荷槽等必須對(duì)稱布置。

    ④為減少轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)，齒輪馬達(dá)的齒數(shù)比齒輪泵的齒數(shù)多。

    ⑤為了減小摩擦損失，改善啟動(dòng)性能，齒輪馬達(dá)多采用滾動(dòng)軸承。

    2．葉片高速馬達(dá)

    (1)工作原理雙作用葉片馬達(dá)的工作原理如圖B所示。當(dāng)壓力為p的油液從配油窗口進(jìn)入相鄰葉片間的密封工作腔時(shí)，位于進(jìn)油腔的葉片8、4因兩面所受的壓力相同，故不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。位于回油腔的葉片2、6也同樣不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。而位于封油區(qū)的葉片1、5和3、7因一面受進(jìn)油的高壓作用，另一面受回油的低壓作用，故可產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，且葉片1、5的轉(zhuǎn)矩方向與葉片3、7相反，但因葉片1、5的承壓面積大、轉(zhuǎn)矩大，因此轉(zhuǎn)子沿著葉片1、5的轉(zhuǎn)矩方向作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。葉片1、5和3、7產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩差就是液壓馬達(dá)的（理論）輸出轉(zhuǎn)矩。當(dāng)定子的長(zhǎng)短徑差越大、轉(zhuǎn)子的直徑越大以及輸入的油壓越高時(shí)，馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩也越大。當(dāng)改變輸油方向時(shí)，液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)。所有的葉片泵在理論上均能作相應(yīng)的液壓馬達(dá)。但由于變量葉片馬達(dá)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件多，泄漏較大，容積效率低，機(jī)械特性軟和調(diào)節(jié)不便等原因，葉片馬達(dá)一般都是雙作用式的定量馬達(dá)。其輸出轉(zhuǎn)矩T_M決定于輸入的油壓p_M，輸出轉(zhuǎn)速n_M決定于輸入的流量Q_M。

    (2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

    ①葉片底部有彈簧，以保證在初始條件下葉片能緊貼在定子內(nèi)表面上，以形成密封工作腔。否則進(jìn)油腔和回油相通，則無(wú)法形成油壓，也無(wú)法輸出轉(zhuǎn)矩。

    ②葉片槽是徑向的，可以雙向旋轉(zhuǎn)。

    ③在殼體中裝有兩個(gè)單向閥，以使葉片底部能始終通壓力油（讓葉片和定子內(nèi)表面壓緊）而不受葉片馬達(dá)回轉(zhuǎn)方向的影響。

    3．柱塞式高速馬達(dá)

    (1)工作原理柱塞式高速馬達(dá)一般都是軸向式，圖C所示為其工作原理。斜盤(pán)1和配油盤(pán)4固定不動(dòng)，缸體3及其上的柱塞2可繞缸體的水平軸線旋轉(zhuǎn)。當(dāng)壓力油經(jīng)配油盤(pán)通入缸孔進(jìn)入柱塞底部時(shí)，柱塞受油壓作用而向外頂出，緊緊壓在斜盤(pán)面上，這時(shí)斜盤(pán)對(duì)柱塞的反作用力為F。由于斜盤(pán)有一傾斜角γ，所以F可分解為兩個(gè)分力；一個(gè)是軸向分力F_x，平行于柱塞軸線，并與柱塞底部油壓力平衡；另一個(gè)分力是F_y，垂直于柱塞軸線。它們的計(jì)算值分別為

F_x =pd²

F_y=F_xtanγy=pd² tanγ

分力F_y對(duì)缸體軸線產(chǎn)生力矩，帶動(dòng)缸體旋轉(zhuǎn)。缸體再通過(guò)主軸（圖中未標(biāo)明）向外輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，成為液壓馬達(dá)。由圖可見(jiàn)，處于壓油區(qū)（半周）內(nèi)每個(gè)柱塞上的F_y對(duì)缸體產(chǎn)生的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩T′為

                        T′ =F_yh=F_yRsina                       (a)

式中，h為F_y與缸體軸心線的垂直距離；R為柱塞在缸體上的分布圓半徑；a為壓油區(qū)內(nèi)柱塞對(duì)缸體軸心線的瞬時(shí)方位角。

液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩，等于處在壓油區(qū)（半周）內(nèi)各柱塞瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩T′的總和。由于柱塞的瞬時(shí)方位角是變量，使T′也按正弦規(guī)律變化，所以液壓馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)矩也是脈動(dòng)的。

若改變液壓馬達(dá)壓力油的輸入方向，則液壓馬達(dá)輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向與原方向相反；改變斜盤(pán)傾角γ的大小和方向，可使液壓馬達(dá)的排量、輸出扭矩和轉(zhuǎn)向發(fā)生變化。

（2）結(jié)構(gòu)圖D所示為ZM型軸向柱塞液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)。斜盤(pán)2（由止推滾動(dòng)軸承組成）和配油盤(pán)7是固定不動(dòng)的。回轉(zhuǎn)缸體部分分成缸體6和鼓輪3，裝在輸出軸’王上。鼓輪用鍵與輸出軸相連，作為傳遞動(dòng)力之用。液壓力通過(guò)柱塞8，使推桿9作用在斜盤(pán)上。斜盤(pán)的反作用力則使推桿和鼓輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

    鼓輪又利用拔銷5帶動(dòng)缸體一起轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，推桿和鼓輪承受的顛覆力矩不會(huì)傳到配油盤(pán)表面上去，同樣柱塞和缸體也只承受軸向力，于是減小了相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間的不均勻磨損，提高了配油盤(pán)表面的密封性能。缸體和輸出軸之間接觸長(zhǎng)度很短，使缸體有一定的自位作用，能更好地保證配油盤(pán)表面和缸體端面的良好接觸。同時(shí)，缸體在三個(gè)均布的預(yù)緊彈簧4和作用在缸孔底面的液壓力作用下，壓向配油盤(pán)表面，保證密封可靠，并使接觸面磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償。由于采取了這些措施，故容積效率較高。

該液壓馬達(dá)沒(méi)有自吸能力，不能作液壓泵使用。